CN214011783U - 基于物联网技术的智能窑炉控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网技术的智能窑炉控制系统，包括窑炉以及与窑炉相连的燃气管道、助燃风管道、排气管道、燃气比例调节阀、助燃风机、排气风机、助燃风机变频器、排气风机变频器、燃气流量传感器、助燃风机转速传感器、排气风机转速传感器、控制装置、物联网网关和监控主机，通过燃气比例调节阀、助燃风机、排气风机、助燃风机变频器、排气风机变频器、燃气流量传感器、助燃风机转速传感器和排气风机转速传感器能够四线窑炉的安全可靠监控，而且，监控主机可以获知窑炉的相关运行信息并下发相关的控制指令，因此，通过监控主机可以实现物联网远程监控，不再专门到窑炉处进行就地控制，智能化监控程度较高。

Description

基于物联网技术的智能窑炉控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于物联网技术的智能窑炉控制系统。

背景技术

窑炉燃烧系统包括窑炉，以及设置在窑炉上的燃气管道、助燃风管道和排气管道，为了实现窑炉的可靠运行，就需要对窑炉燃烧系统进行可靠控制，目前的控制方式为通过设置在窑炉处的控制装置上的控制按钮或者触摸屏实现窑炉控制，首先，该控制方式下只能到窑炉所在位置处才能够进行控制，无法实现远程控制，智能化程度不高。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于物联网技术的智能窑炉控制系统，以解决现有的窑炉控制方式的智能化程度较低的技术问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种基于物联网技术的智能窑炉控制系统，包括窑炉以及与窑炉相连的燃气管道、助燃风管道和排气管道，还包括燃气比例调节阀、助燃风机、排气风机、助燃风机变频器、排气风机变频器、燃气流量传感器、助燃风机转速传感器、排气风机转速传感器、控制装置、物联网网关和监控主机；

所述燃气比例调节阀设置在所述燃气管道中，所述助燃风机设置在所述助燃风管道中，所述排气风机设置在所述排气管道中；

所述燃气流量传感器设置在所述燃气管道中，用于检测所述燃气管道中燃气的流量；所述助燃风机转速传感器设置在所述助燃风机中，用于检测所述助燃风机的转速，所述排气风机转速传感器设置在所述排气风机中，用于检测所述排气风机的转速，所述燃气流量传感器、助燃风机转速传感器和排气风机转速传感器的信号输出端连接所述控制装置的信号输入端；

所述助燃风机变频器的电能输出端连接所述助燃风机，所述排气风机变频器的电能输出端连接所述排气风机，所述控制装置的信号输出端连接所述燃气比例调节阀、助燃风机变频器和排气风机变频器的信号输入端；

所述控制装置的通信端连接所述物联网网关，所述物联网网关与所述监控主机通信连接。

进一步地，所述智能窑炉控制系统还包括智能移动终端，所述智能移动终端与所述物联网网关通信连接。

进一步地，所述物联网网关包括控制器，以及与所述控制器相连的RS232通信电路、SIM卡通信电路、光纤通信电路、LORA无线通信电路、蓝牙通信电路、读卡器电路和以太网通信电路，所述监控主机与所述以太网通信电路通信连接。

进一步地，所述智能窑炉控制系统还包括供电电源，所述供电电源包括交流电输入接口、AC/DC转换电路、UPS供电电源模块、第一DC/DC转换电路、第二DC/DC转换电路、应急电源模块、选通开关和直流电输出接口；

所述应急电源模块包括蓄电池和无线充电线路，所述无线充电线路连接所述蓄电池的供电端，所述无线充电线路用于与配设的无线充电座进行无线连接，以对所述蓄电池进行无线充电；

所述交流电输入接口连接所述AC/DC转换电路的输入端，所述UPS供电电源模块连接所述AC/DC转换电路的输出端，所述AC/DC转换电路的输出端连接所述第一DC/DC转换电路的输入端，所述第一DC/DC转换电路的输出端连接所述选通开关的第一输入端；所述蓄电池的供电端连接所述第二DC/DC转换电路的输入端，所述第二DC/DC转换电路的输出端连接所述选通开关的第二输入端，所述选通开关的输出端连接所述直流电输出接口；所述直流电输出接口用于连接所述控制装置的供电端。

进一步地，所述交流电输入接口与所述AC/DC转换电路的输入端之间的连接线路中串联设置有第一自恢复熔断器，所述第一DC/DC转换电路的输出端与所述选通开关的第一输入端之间的连接线路中串联设置有第二自恢复熔断器。

进一步地，所述应急电源模块还包括电量检测器和显示器，所述电量检测器用于检测所述蓄电池的电量，所述电量检测器连接所述显示器，所述显示器用于显示所述蓄电池的电量。

本实用新型的有益效果为：通过燃气比例调节阀可以对燃气管道中的燃气流量进行控制，通过助燃风机和排气风机以及助燃风机变频器和排气风机变频器能够分别对助燃风管道和排气管道中的气流进行控制，根据实际需要对窑炉燃烧进行控制，提升控制可靠性，保证窑炉的安全可靠运行；燃气流量传感器用于对燃气管道中的燃气流量进行检测，助燃风机转速传感器用于检测助燃风机的转速，排气风机转速传感器用于检测排气风机的转速，通过监控燃气管道中的燃气流量，以及两个风机的转速，能够获知燃气比例调节阀以及两个风机是否正常运行，当出现故障时，可以及时获知，以及时采取解决措施，保证窑炉的运行安全；监控主机通过物联网网关与控制装置进行通信连接，监控主机可以获知窑炉的相关运行信息并下发相关的控制指令，因此，通过监控主机可以实现物联网远程监控，不再需要专门到窑炉所在位置处进行就地控制，智能化监控程度较高。

附图说明

图1是基于物联网技术的智能窑炉控制系统的结构示意图；

图2是物联网网关的电路结构示意图；

图3是供电电源的电路图。

具体实施方式

本实施例提供一种基于物联网技术的智能窑炉控制系统，包括窑炉以及与窑炉相连的燃气管道、助燃风管道和排气管道。窑炉为常规的窑炉设备，燃气管道用于向窑炉内输入燃气（比如天然气），助燃风管道用于向窑炉内输入助燃气体（比如空气），排气管道用于将燃烧后的废气排出。由于窑炉以及与窑炉相连的燃气管道、助燃风管道和排气管道这一部分的结构属于常规结构，不再赘述。

如图1所示，智能窑炉控制系统还包括燃气比例调节阀、助燃风机、排气风机、助燃风机变频器、排气风机变频器、燃气流量传感器、助燃风机转速传感器、排气风机转速传感器、控制装置、物联网网关和监控主机。

燃气比例调节阀可以为常规的专用于管道中的电控型比例调节阀，在控制信号的控制下实现开、关和开度的控制，燃气比例调节阀设置在燃气管道中。助燃风机和排气风机均为常规的风机设备，其中，助燃风机设置在助燃风管道中，排气风机设置在排气管道中。

燃气流量传感器为常规的气体流量检测器件，设置在燃气管道中，用于检测燃气管道中燃气的流量。助燃风机转速传感器和排气风机转速传感器均为常规的风机转速检测器件，其中，助燃风机转速传感器设置在助燃风机中，用于检测助燃风机的转速；排气风机转速传感器设置在排气风机中，用于检测排气风机的转速。

本实施例中，助燃风机和排气风机为交流风机，由变频器进行调速。助燃风机变频器和排气风机变频器均为常规的变频器设备，由控制信号进行变频控制。其中，助燃风机变频器的电能输出端连接助燃风机，排气风机变频器的电能输出端连接排气风机。应当理解，助燃风机变频器和排气风机变频器的电能输入端均连接三相交流电，通过变频器的变频功能实现助燃风机和排气风机的调速。

控制装置可以为常规的控制主机设备，也可以为常规的控制器，比如常规的单片机、DSP等等，若为单片机，则可以选择常见的89C51系列或者PIC16C系列的单片机。控制装置可以放置在窑炉处，比如放置在专门设置的控制箱内。

燃气流量传感器、助燃风机转速传感器和排气风机转速传感器的信号输出端连接控制装置的信号输入端，控制装置的信号输出端连接燃气比例调节阀、助燃风机变频器和排气风机变频器的信号输入端。控制装置通过向燃气比例调节阀输出控制指令，实现开度的调节，即输入给窑炉的燃气流量的调节；通过向助燃风机变频器和排气风机变频器输出控制指令，实现助燃风机和排气风机的调速控制，以调节输入到窑炉中的助燃气体以及排出的废气的流量。

控制装置的通信端连接物联网网关。而且，物联网网关与监控主机通信连接，实现监控主机对窑炉的物联网远程监控。物联网网关可以也放置在上述控制箱内，或者放置在专门设置的通信箱内。

监控主机可以为常规的电脑设备或者服务器设备，放置在监控室内。本实施例中，为了提升智能化控制水平，智能窑炉控制系统还包括智能移动终端，智能移动终端与物联网网关通信连接。那么，除了监控主机实现物联网远程监控之外，通过智能移动终端也能够实现物联网远程监控。应当理解，智能移动终端为常规的智能手机或者专门实现远程监控的其他移动终端设备，由工作人员随身携带。

为了实现多种通信方式，提升通信方式的多样性，本实施例给出一种物联网网关的具体结构，如图2所示，物联网网关包括控制器，以及与控制器相连的RS232通信电路、SIM卡通信电路、光纤通信电路、LORA无线通信电路、蓝牙通信电路、读卡器电路和以太网通信电路。控制器可以为常规的单片机，比如常见的89C51系列或者PIC16C系列的单片机，也可以为微处理器。RS232通信电路、SIM卡通信电路、光纤通信电路、LORA无线通信电路、蓝牙通信电路和以太网通信电路均可以采用常规的相关电路结构，读卡器电路用于实现存储卡的读取，可以为常规的读卡器电路结构。因此，该物联网网关可以与外部设备实现RS232通信、SIM卡通信（即移动网络通信）、光纤通信、LORA无线通信、蓝牙通信和以太网通信，外部设备根据实际需要选择合适的通信电路。相应地，监控主机与以太网通信电路通信连接，而智能移动终端可以与SIM卡通信电路无线通信连接。

控制装置可以根据预置的软件程序控制燃气比例调节阀的开度以及助燃风机变频器和排气风机变频器，以调节助燃风机和排气风机转速，实现窑炉的控制，比如：实现负反馈自动控制，保证窑炉稳定运行。而且，控制装置将燃气流量传感器检测到的燃气流量以及助燃风机转速传感器和排气风机转速传感器检测到的助燃风机的转速和排气风机的转速远程输出给监控主机和智能移动终端，工作人员根据监控主机和智能移动终端接收到的数据信息，下发相应的控制指令，以调节燃气比例调节阀的开度以及助燃风机和排气风机的转速，实现远程监控。

本实施例中，为了保证控制装置以及其他相关设备的可靠供电，智能窑炉控制系统还包括供电电源，如图3所示，供电电源包括交流电输入接口、AC/DC转换电路、UPS供电电源模块、第一DC/DC转换电路、第二DC/DC转换电路、应急电源模块、选通开关T1和直流电输出接口。

交流电输入接口用于输入交流电，比如常规的220V市电，可以为常规的电源插头。

AC/DC转换电路可以为常规的交流转直流转换电路（即整流电路）；第一DC/DC转换电路和第二DC/DC转换电路可以为常规的直流转直流转换电路。第一DC/DC转换电路和第二DC/DC转换电路可以根据实际需要，选择升压电路或者降压电路。

UPS供电电源模块可以为常规的能够输出直流电的UPS供电电源，UPS供电电源模块可以只是一个UPS电源，也可以包括至少两个并联设置的UPS电源支路，各UPS电源支路中串联设置有UPS电源和投切开关。投切开关为手动开关，通过投切开关能够投入或者退出对应的UPS电源，比如：当某一个UPS电源故障需要维修或者更换时，操作对应的投切开关，退出该UPS电源。

AC/DC转换电路的输出端的直流电压、UPS供电电源模块输出的直流电压和第一DC/DC转换电路的输入端的直流电压相同。而且，第一DC/DC转换电路的输出端的直流电压和第二DC/DC转换电路的输出端的直流电压相同，为控制装置的工作电压。第二DC/DC转换电路的输入端的直流电压与蓄电池的供电端输出的电压相同。

应急电源模块用于实现应急供电，包括蓄电池和无线充电线路，无线充电线路连接蓄电池的供电端。无线充电线路与配设的无线充电座进行无线连接，当无线充电线路放置在无线充电座上时，可以对蓄电池进行无线充电。蓄电池可以为常规的储能设备。无线充电线路可以为常规的无线充电线路，比如：包括感应线圈和整流电路，感应线圈连接整流电路的交流侧，整流电路的直流侧连接蓄电池。由于无线充电属于常规技术手段，不再赘述。相较于有线充电的方式，充电线路得到简化，而且，充电比较方便，当蓄电池不易移动时，可以通过移动无线充电座进行充电，提升充电便捷性。

选通开关T1包括第一输入端、第二输入端和输出端，能够实现第一输入端或者第二输入端与输出端的选通。选通开关T1为手动切换开关，可以为具有两个档位的翘板开关或者旋钮开关。

直流电输出接口可以为常规的插座，控制装置的电源插头（即控制装置的供电端）插在该插座内。

交流电输入接口连接AC/DC转换电路的输入端，UPS供电电源模块连接AC/DC转换电路的输出端，AC/DC转换电路的输出端连接第一DC/DC转换电路的输入端，第一DC/DC转换电路的输出端连接选通开关T1的第一输入端，蓄电池的供电端连接第二DC/DC转换电路的输入端，第二DC/DC转换电路的输出端连接选通开关T1的第二输入端，选通开关T1的输出端连接直流电输出接口。

为了保证供电安全性，交流电输入接口与AC/DC转换电路的输入端之间的连接线路中串联设置有第一自恢复熔断器B1，第一DC/DC转换电路的输出端与选通开关T1的第一输入端之间的连接线路中串联设置有第二自恢复熔断器B2。而且，自恢复熔断器还能够在断开之后自恢复，可以实现多次断开，避免每断开一次就更换的情况，提升电路可靠性，降低电路修复频率。

本实施例中，为了显示蓄电池的电量，以根据电量对蓄电池进行充电操作，应急电源模块还包括电量检测器和显示器，电量检测器为常规的电量检测器件，用于检测蓄电池的电量，电量检测器连接显示器，显示器显示蓄电池的电量。当蓄电池的电量不足时，可以通过无线充电线路进行充电，保证蓄电池的电量充足。

正常情况下，交流电输入接口连接市电，选通开关T1切换到第一输入端和输出端，交流电输入接口连接的市电通过AC/DC转换电路和第一DC/DC转换电路的转换之后由直流电输出接口输出，为控制装置以及其他相关设备供电。而且，市电经过AC/DC转换电路转换得到的直流电可以随时为UPS供电电源模块补电。当交流电输入接口连接的市电故障时，即停电时，UPS供电电源模块通过第一DC/DC转换电路输出，保证可靠供电。当停电并且UPS供电电源模块故障时，操作选通开关T1切换到第二输入端和输出端，蓄电池通过第二DC/DC转换电路输出，实现应急供电。在应急供电过程中，可以进行故障检修，以尽快投入市电或者UPS供电电源模块，提升供电可靠性。

需要说明的是，本申请保护的是基于物联网技术的智能窑炉控制系统的硬件结构，控制装置中的相关控制过程均属于常规技术手段，本申请保护的基于物联网技术的智能窑炉控制系统不受其中控制过程的限制。

Claims (6)

1.一种基于物联网技术的智能窑炉控制系统，包括窑炉以及与窑炉相连的燃气管道、助燃风管道和排气管道，其特征在于：

还包括燃气比例调节阀、助燃风机、排气风机、助燃风机变频器、排气风机变频器、燃气流量传感器、助燃风机转速传感器、排气风机转速传感器、控制装置、物联网网关和监控主机；

所述燃气比例调节阀设置在所述燃气管道中，所述助燃风机设置在所述助燃风管道中，所述排气风机设置在所述排气管道中；

所述燃气流量传感器设置在所述燃气管道中，用于检测所述燃气管道中燃气的流量；所述助燃风机转速传感器设置在所述助燃风机中，用于检测所述助燃风机的转速，所述排气风机转速传感器设置在所述排气风机中，用于检测所述排气风机的转速，所述燃气流量传感器、助燃风机转速传感器和排气风机转速传感器的信号输出端连接所述控制装置的信号输入端；

所述助燃风机变频器的电能输出端连接所述助燃风机，所述排气风机变频器的电能输出端连接所述排气风机，所述控制装置的信号输出端连接所述燃气比例调节阀、助燃风机变频器和排气风机变频器的信号输入端；

所述控制装置的通信端连接所述物联网网关，所述物联网网关与所述监控主机通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的智能窑炉控制系统，其特征在于：

所述智能窑炉控制系统还包括智能移动终端，所述智能移动终端与所述物联网网关通信连接。

3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的智能窑炉控制系统，其特征在于：

所述物联网网关包括控制器，以及与所述控制器相连的RS232通信电路、SIM卡通信电路、光纤通信电路、LORA无线通信电路、蓝牙通信电路、读卡器电路和以太网通信电路，所述监控主机与所述以太网通信电路通信连接。

4.根据权利要求1所述的基于物联网技术的智能窑炉控制系统，其特征在于：

所述智能窑炉控制系统还包括供电电源，所述供电电源包括交流电输入接口、AC/DC转换电路、UPS供电电源模块、第一DC/DC转换电路、第二DC/DC转换电路、应急电源模块、选通开关和直流电输出接口；

所述应急电源模块包括蓄电池和无线充电线路，所述无线充电线路连接所述蓄电池的供电端，所述无线充电线路用于与配设的无线充电座进行无线连接，以对所述蓄电池进行无线充电；

所述交流电输入接口连接所述AC/DC转换电路的输入端，所述UPS供电电源模块连接所述AC/DC转换电路的输出端，所述AC/DC转换电路的输出端连接所述第一DC/DC转换电路的输入端，所述第一DC/DC转换电路的输出端连接所述选通开关的第一输入端；所述蓄电池的供电端连接所述第二DC/DC转换电路的输入端，所述第二DC/DC转换电路的输出端连接所述选通开关的第二输入端，所述选通开关的输出端连接所述直流电输出接口；所述直流电输出接口用于连接所述控制装置的供电端。

5.根据权利要求4所述的基于物联网技术的智能窑炉控制系统，其特征在于：

所述交流电输入接口与所述AC/DC转换电路的输入端之间的连接线路中串联设置有第一自恢复熔断器，所述第一DC/DC转换电路的输出端与所述选通开关的第一输入端之间的连接线路中串联设置有第二自恢复熔断器。

6.根据权利要求4所述的基于物联网技术的智能窑炉控制系统，其特征在于：

所述应急电源模块还包括电量检测器和显示器，所述电量检测器用于检测所述蓄电池的电量，所述电量检测器连接所述显示器，所述显示器用于显示所述蓄电池的电量。

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